JP4644595B2 - ディスプレイの評価装置、評価方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、液晶などのディスプレイのムラを評価する評価装置、評価方法及びプログラムに関し、特にディスプレイの見込み角に起因する輝度変化の問題に依存することなくムラの定量化を行う技術の改善に関する。

従来、ディスプレイのムラを評価する際に、図７に示すように、ディスプレイを撮影して画像化し、画像処理によりムラを定量化することが行われている。

ところで、ムラによっては、ある特定の観視角度から観察した場合にムラが視認されやすくなるが、このような場合は画面の位置によって光の漏れ具合が異なり、単純に画像処理にかけてもムラを正確に定量化出来ないことがあった。具体的には、図７に示すように、ムラを測定する際には、測定点ＰをディスプレイＤの面に対して垂直方向より傾斜した方向から該ディスプレイＤ上の撮像位置を測定すると、測定点Ｐに近い撮像位置ａ１と遠い撮像位置ａ２とが存在する。このとき、測定点Ｐから測定した状態で、撮像位置ａ１と撮像位置ａ２とでは、光の漏れ具合が異なって測定されるため、正確な定量化を行うことができない要因となる点で改善の余地があった。

そこで、従来では、空間周波数処理などで輝度勾配を除去することが行われているが、ムラ自身を低減してしまうという弊害があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ディスプレイの見込み角に起因する輝度変化の問題に依存することなくムラの定量化を行うことができるディスプレイの評価装置、評価方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
（１）ディスプレイのムラを定量化する評価装置であって、
複数の撮像位置ごとに前記ディスプレイの一部の画像を撮像する撮像部を備え、
前記撮像部によって撮像された、前記ディスプレイの前記撮像位置ごとの撮像領域における前記画像情報を補間演算する手段と、前記ディスプレイの被測定面の角度を変更可能なディスプレイ回動機構と、該ディスプレイを一定の方向から測定した際の輝度画像を生成し、前記輝度画像よりムラの定量化を実施する手段とを備えていることを特徴とする評価装置。
（２）ディスプレイのムラを定量化する評価方法であって、
複数の撮像位置ごとに前記ディスプレイの一部の画像を撮像部によって、前記ディスプレイの被測定面の角度を変更することで前記撮像部の撮像方向を変えて撮像し、
前記撮像部によって撮像された、前記ディスプレイの前記撮像位置ごとの撮像領域における前記画像情報を補間演算することで、該ディスプレイを一定の方向から測定した際の輝度画像を生成し、前記輝度画像よりムラの定量化することを特徴とする評価方法。

本発明は、評価対象であるのディスプレイを撮像部によって複数の撮像位置において撮像し、撮像位置ごとに画像情報を取得している。そして、得られた撮像位置ごとの画像情報を補間演算することで、特定の撮像位置のみからディスプレイを測定した際に従来問題となっていた、該ディスプレイの位置の相違に起因した輝度のばらつきの影響を抑えることができる。すると、補間演算した後で得られる、一定の方向から測定した際の輝度画像を評価することで、輝度のばらつきを考慮しつつ、より一層正確にムラを定量化することができる。

また、撮像部をディスプレイの被測定面に対して平行に移動制御すると、被測定面と平行な２次元平面上に複数の撮像位置が定められ、各撮像位置において撮像部によりディスプレイの一部を撮像することができる。すると、各撮像位置に対応する画像情報を該撮像位置ごとに取得することで、ディスプレイ全体を撮像領域に納めることができ、これら複数の画像情報を補間演算することで、ディスプレイ上の位置で、重複した撮像による画像情報の偏りが生じることや撮像できない部位が生じることを防止することができる。

さらに、ディスプレイの被測定面の角度を変更可能とすると、測定時に、ディスプレイの角度を変えつつ、複数の撮像位置で画像情報を取得することができる。取得された複数の画像情報を補間演算することで、撮像部と撮像位置との見込み角に応じた輝度のばらつきの影響を考慮でき、ディスプレイのムラをより正確に定量化することができる。

本発明によれば、ディスプレイの見込み角に起因する輝度変化の問題に依存することなくムラの定量化を行うことができるディスプレイの評価装置、評価方法及びプログラムを提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかるディスプレイの評価装置の第１実施形態の構成を説明する図である。図２は、図１の評価装置を上方からみた状態を説明する図である。

ディスプレイの評価装置１０は、評価対象であるディスプレイ１１の被測定面を撮像する撮像部２１を備えている。撮像部２１は、任意の撮像位置において、ディスプレイ１１の被測定面の一部を撮像領域として撮像可能な機能を有し、ＣＣＤカメラなどを使用することができる。撮像部２１は、複数の撮像位置ごとに撮像することで、ディスプレイ１１の被測定面の全体を撮像することができる。

ディスプレイ１１は、図示しない支持台、壁、ステージ上に固定されている。

評価装置１０は、撮像部２１をディスプレイ１１の被測定面に対して平行に移動制御できる撮像位置調整機構を備えている。
評価装置１０の現像位置調整機構は、撮像部２１をディスプレイ１１に対して横方向（図１中矢印ｘ方向）に案内する第１シャフト１２と、該第１シャフト１２の軸方向に可動に取り付けられ、撮像部２１を固定可能な第１クランプ１３と、第１シャフト１２の一方の端部に固定された第２クランプ１５と、該第２クランプ１５を支持し、且つ、ディスプレイ１１に対して縦方向（図１中矢印ｙ方向）に案内する第２シャフト１４と、を備えている。第２シャフト１４の下方端部（図１中の下側端部）は、台座などで固定されている。

第１シャフト１２と第２シャフト１４には、それぞれ、第１クランプ１３と第２クランプ１５との位置やその移動量を目視可能なように目盛りやマーカなどのインジケータが付されていてもよい。

第１クランプ１３及び第２クランプ１５は、転がり玉軸受を備えたライナーガイドを使用してもよい。また、第１クランプ１３及び第２クランプ１５は、評価を行う作業者が手指で動かす構成であってもよく、駆動部によってそれぞれ軸方向に移動させる構成としてもよい。

本実施形態では、図２に示すように、撮像部２１が、ディスプレイ１１の被測定面に対して平行移動するように設定されている。

測定時には、撮像部２１が、第１クランプ１３を第１シャフト１２の軸方向に移動させることで、ディスプレイ１１に対するｘ方向の位置を調整でき、また、第２クランプ１５を第２シャフト１４の軸方向に移動させることで、ディスプレイ１１に対するｙ方向の位置を調整できる。

次に、評価装置１０の制御系について説明する。
評価装置１０は、撮像部２１に撮像を実行するための指示を与えるとともに、撮像部２１によって得られた画像情報を取得する撮像制御部３２を備えている。また、評価装置１０は、撮像制御部３２から複数の画像情報を取得し、これら複数の画像情報に基づいて補間演算を行う補間演算部３４と、補間演算部３４で演算された値に基づいて一定の方向から測定した際と同質の輝度画像を生成する画像生成部３６とを、備えている。撮像制御部３２，補間演算部３４，及び画像生成部３６のうち、全部又は複数がパーソナルコンピュータなどの演算処理部で実行される構成としてもよい。

図３は、ディスプレイと該ディスプレイを撮像する撮像部の撮像位置との関係を説明する図である。なお、図３は、ディスプレイ１１の被測定面を正面視した状態を示している。また、図３中において数字を丸で囲んだ位置が撮像部の撮像位置を示している。

本実施形態においては、複数の撮像位置Ｔが、ディスプレイ１１の被測定面に対して平行な２次元平面において縦方向及び横方向ともに等間隔に正方格子状になるように設定されている。撮像位置に付された数字の順に、撮像部の位置を撮像位置調整機構によって調整し、各撮像位置ごとに撮像を行うことで、各撮像位置に対応する撮像領域の画像情報をそれぞれ取得する。

具体的には、最初、撮像位置Ｔのうち１で示す位置に撮像部を移動し、撮像を行うことで、１の撮像位置に対応する撮像領域の画像情報を得る。その後、２の撮像位置に撮像部を移動し、撮像を行うことで、２の撮像位置に対応する撮像領域の画像情報を得る。同様に撮像位置Ｔの３〜２５について、同様の操作を行うことで、複数（図３においては２５個）の画像情報を取得できる。

本実施形態において、撮像位置Ｔを被測定面に対して正方格子状に設定したが、縦方向と横方向との間隔が異なっていてもよい。しかし、本実施形態のように、撮像位置Ｔを被測定面に対して正方格子状に設定することで、後述する補間演算の処理負担を軽減することができる。また、撮像位置Ｔの数は特に限定されず、撮像部とディスプレイとの距離ｈ（図３参照）や撮像部の撮像領域に応じて適宜設定することができる。撮像位置Ｔの数及びその位置がｘ−ｙ座標上の位置情報として、撮像制御部３２や補間演算部３４やその他の記憶部に予め入力されていてもよい。

次に、図面を参照して、本実施形態の評価装置を使用した評価方法の手順を説明する。図４は、第１実施形態の評価装置を使用した評価方法の手順を示すフローチャートである。なお、以下に説明する評価方法の手順において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。

最初に、所定の位置にディスプレイ１１を固定する。そして、図１，３に示すように、撮像部２１をディスプレイ１１の被測定面に対して平行な２次元平面上に定められた撮像位置Ｔの１つに撮像部２１を移動し、固定する（ステップＳ１１）。

撮像部２１の位置を固定した後、撮像制御部３２より撮像を実行する信号を送信し、固定された撮像部２１の位置における、ディスプレイ１１上の撮像領域を撮像する（ステップＳ１２）。

撮像後、他に撮像を実行していない撮像位置Ｔがあるか判別し（ステップＳ１３）、撮像を実行していない撮像位置Ｔがある場合には、ステップＳ１１に進み、撮像を実行していない撮像位置Ｔへ撮像部を移動し、その後、同様に撮像を実行する（ステップＳ１２）。

他に撮像を実行していない撮像位置Ｔがないと判別した場合には、補間演算を実行するステップ（ステップ１４）へ進む。補間演算を実行するステップでは、複数の撮像位置Ｔごとに撮像されたディスプレイ１１の画像情報に基づいて、補間演算を行う。補間演算の手法を図３を例にして説明する。ここで、ディスプレイ１１の被測定面の撮影位置１〜２５に対応する各点を、全てその撮影位置ごとに垂直方向から見た場合の画像とする。ここで、例えば、Ａ点は、撮影位置７，８，１２，１３の各方向から撮像された輝度値の情報があり、これら４点の値から二次元補間により垂直方向から見た際の輝度値を算出することが可能である。さらに、周囲の測定位置１，２，３，４，６，９，１１，１４，１６，１７，１８，１９まで含めて二次元の非線形補間を実施することで、より正確な補間値を算出することが可能である。

補間演算によって得られた値に基づいて、画像生成部３６で輝度画像を生成する。そして、該ディスプレイを一定の方向から測定した際と同質の輝度画像を生成し、この輝度画像に基づいてムラの定量評価尺度を計算することで、評価値を算出することができる（ステップＳ１５）。定量評価尺度を計算する手法は特に限定されないが、例えば、特開２００２−２５７６７９号公報の手法を適用することができる。

本実施形態の評価装置１０及び評価方法は、評価対象であるのディスプレイ１１を撮像部２１によって複数の撮像位置Ｔにおいて撮像し、撮像位置Ｔごとに画像情報を取得している。そして、得られた撮像位置ごとの画像情報を補間演算することで、特定の撮像位置のみからディスプレイ１１を測定した際に従来問題となっていた、該ディスプレイ１１の位置の相違に起因した輝度のばらつきの影響を抑えることができる。すると、補間演算した後で得られる、一定の方向から測定した際の輝度画像を評価することで、輝度のばらつきを考慮しつつ、より一層正確にムラを定量化することができる。

また、本実施形態のように、撮像部２１をディスプレイ１１の被測定面に対して平行に移動制御すると、被測定面と平行な２次元平面上に複数の撮像位置Ｔが定められ、各撮像位置Ｔにおいて撮像部２１によりディスプレイ１１の一部を撮像することができる。すると、各撮像位置Ｔに対応する画像情報を該撮像位置ごとに取得することで、ディスプレイ１１全体を撮像領域に納めることができ、これら複数の画像情報を補間演算することで、ディスプレイ１１上の位置で、重複した撮像による画像情報の偏りが生じることや撮像できない部位が生じることを防止することができる。

さらに、上記評価方法の手順を有するプログラムとしてもよい。具体的に、プログラムは、複数の撮像位置Ｔごとにディスプレイ１１の一部の画像を撮像部２１によって撮像し、撮像部２１によって撮像された、ディスプレイ１１の撮像位置Ｔごとの撮像領域における画像情報を補間演算するステップと、該ディスプレイが一定の方向から測定した際の輝度画像を生成するステップと、輝度画像よりムラの定量化するステップとを有している。このようなプログラムによれば、処理装置によって実行することで、該処理装置に接続された制御装置によってムラの定量化を行うことができる。

次に、本発明にかかる評価装置の第２実施形態の構成を説明する。
図５は、第２実施形態の評価装置の構成を示す図である。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。

本実施形態の評価装置２０は、ディスプレイ３１が被測定面の角度を撮像部２１に対して変更可能なディスプレイ回動機構を備えた構成である。具体的には、ディスプレイ３１は、略長方形を有するフレーム部２４と、該フレーム部２４に設けられた一対の軸２３に一点鎖線で示す軸線Ｃ２を回転軸として回転可能に取付けられている。また、フレーム部２４の下辺部分には軸２２が設けられており、図示しない回転駆動部によって、軸線Ｃ１を回転軸として回転可能に支持されている。このように、軸２２，２３，フレーム部２４が、ディスプレイ３１の被測定面を上下及び左右向きとなるように所定の角度で傾けることができるディスプレイ回動機構を構成している。

ディスプレイ３１は、評価を行う作業者が手指で角度を変更する構成であってもよく、または、図示しない駆動部によって回転支持部材に駆動力を供給し、所望の角度となるようにディスプレイ３１を回動させる構成としてもよい。

評価装置２０は、上記第１実施形態の評価装置１０と同様の制御系を備えており、すなわち、撮像部２１の画像情報を取得する撮像制御部３２と、撮像制御部３２から複数の画像情報を取得し、これら複数の画像情報に基づいて補間演算を行う補間演算部３４と、補間演算部３４で演算された値に基づいて一定の方向から測定した際と同質の輝度画像を生成する画像生成部３６とを、備えている。撮像制御部３２，補間演算部３４，及び画像生成部３６の機能は上記第１実施形態の評価装置１０と同じとすることができる。

評価装置２０は、撮像部２１を所定の位置に固定した状態で、該撮像部２１から、任意の角度に被測定部が設定されたディスプレイ３１に向って、２次元平面上に定められた複数の撮像位置で撮像を行う。本実施形態では、複数の撮像位置を定義する２次元平面は、ディスプレイ３１の被測定面に対して変更される。これら複数の撮像位置は、上記第１実施形態と同様に配置することができ、撮像位置同士の縦方向及び横方向ともに等間隔に正方格子状に設定されていてもよく、縦方向と横方向との間隔が異なっていてもよい。しかし、撮像位置を被測定面に対して正方格子状に設定することで、後述する補間演算の処理負担を軽減することができる。撮像位置の数は特に限定されず、撮像部２１とディスプレイ２０との距離や撮像部２１の撮像領域に応じて適宜設定することができる。

評価装置２０によってディスプレイ３１の評価を行う際は、ディスプレイ３１の被測定面をディスプレイ回動機構によって調整し、複数の撮像位置ごとに撮像を行うことで、ディスプレイ３１の被測定面の角度ごとに、各撮像位置に対応する撮像領域の画像情報を取得する。

次に、図面を参照して、本実施形態の評価装置を使用した評価方法の手順を説明する。図６は、第２実施形態の評価装置２０を使用した評価方法の手順を示すフローチャートである。なお、以下に説明する評価方法の手順において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。

最初に、ディスプレイ３１の被測定面を所定の角度に設定する（ステップＳ２１）。そして、図５に示すように、撮像部２１によって、２次元平面上に定められた複数の撮像位置Ｔごとに撮像を実行する（ステップＳ２２）。

撮像後、他に撮像を実行していない撮像位置Ｔがあるか判別し（ステップＳ２３）、撮像を実行していない撮像位置Ｔがある場合には、ステップＳ２４に進み、撮像を実行していない撮像位置Ｔへ撮像部２１を設定し、その後、同様に撮像を実行する（ステップＳ２２）。

他に撮像を実行していない撮像位置Ｔがないと判別した場合には、ステップＳ２５に進み、ディスプレイの被測定面の角度を、評価で必要となる角度の範囲全てで撮像を終了しているかを判別する（ステップＳ２３）。評価で必要となる角度の範囲において、撮像を行っていない角度がある場合には、ステップＳ２１に進み、同様にディスプレイの角度をディスプレイ回動機構によって調整し（ステップＳ２１）、撮像を行う（ステップ２２）。

評価で必要となる角度の範囲全てで撮像を終了している場合には、補間演算を実行するステップ（ステップ２６）へ進む。補間演算を実行するステップでは、被測定面が所定の角度ごとに、複数の撮像位置Ｔで撮像されたディスプレイ３１の画像情報に基づいて、補間演算を行う。補間演算としては、上記第１実施形態と同様の処理を行う。

そして、上記第１実施形態と同様に、補間演算によって得られた値に基づいて、画像生成部３６で輝度画像を生成する。そして、該ディスプレイを一定の方向から測定した際と同質の輝度画像を生成し、この輝度画像に基づいてムラの定量評価尺度を計算することで、評価値を算出することができる（ステップＳ２７）。定量評価尺度を計算する手法は特に限定されず、例えば、特開２００２−２５７６７９号公報の手法を適用することができる。

本実施形態の評価装置及び評価方法によれば、上記第１実施形態と同様に、ディスプレイを一定の方向から測定した際と同質の輝度画像を評価することで、輝度のばらつきを考慮しつつ、より一層正確にムラを定量化することができる。

また、ディスプレイ３１の被測定面の角度を変更可能とすると、測定時に、ディスプレイ３１の角度を変えつつ、複数の撮像位置Ｔで画像情報を取得することができる。取得された複数の画像情報を補間演算することで、撮像部３１と撮像位置Ｔとの見込み角に応じた輝度のばらつきの影響を考慮でき、ディスプレイ３１のムラをより正確に定量化することができる。

さらに、第１実施形態と同様に、上記評価方法の手順を有するプログラムとしてもよい。このようなプログラムによれば、処理装置によって実行することで、該処理装置に接続された制御装置によってムラの定量化を行うことができる。

本発明にかかるディスプレイの評価装置の第１実施形態の構成を説明する図である。 図１の評価装置を上方からみた状態を説明する図である。 ディスプレイと該ディスプレイを撮像する撮像部の撮像位置との関係を説明する図である。 第１実施形態の評価装置を使用した評価方法の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の評価装置の構成を示す図である。 第２実施形態の評価装置を使用した評価方法の手順を示すフローチャートである。 従来のディスプレイの評価手法を説明する図である。

符号の説明

１０，２０ 評価装置
１１，３１ ディスプレイ
２１ 撮像部
３２ 撮像制御部
３４ 補間演算部
３６ 画像生成部

Claims (2)

1. ディスプレイのムラを定量化する評価装置であって、
   複数の撮像位置ごとに前記ディスプレイの一部の画像を撮像する撮像部を備え、
   前記撮像部によって撮像された、前記ディスプレイの前記撮像位置ごとの撮像領域における前記画像情報を補間演算する手段と、前記ディスプレイの被測定面の角度を変更可能なディスプレイ回動機構と、該ディスプレイを一定の方向から測定した際の輝度画像を生成し、前記輝度画像よりムラの定量化を実施する手段とを備えていることを特徴とする評価装置。
2. ディスプレイのムラを定量化する評価方法であって、
   複数の撮像位置ごとに前記ディスプレイの一部の画像を撮像部によって、前記ディスプレイの被測定面の角度を変更することで前記撮像部の撮像方向を変えて撮像し、
   前記撮像部によって撮像された、前記ディスプレイの前記撮像位置ごとの撮像領域における前記画像情報を補間演算することで、該ディスプレイを一定の方向から測定した際の輝度画像を生成し、前記輝度画像よりムラの定量化することを特徴とする評価方法。

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