JP2012198306A - 表示性能測定装置、表示性能測定方法、およびプロジェクター装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査対象であるプロジェクター装置10から出力される、テストパターンを含む画像の画像光PLの照射を受けてテストパターン画像を表示する投射スクリーン20と、投射スクリーン20の表示面内に撮像面を配置して設けられ、テストパターン画像を撮像して第1画像信号〜第9画像信号を生成する撮像装置30−1〜30−9と、第1画像信号〜第9画像信号を取り込み、テストパターン画像に基づいて、プロジェクター装置10における画素の表示性能を測定して測定情報を生成する画像解析部41とを備えた。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2に開示された歪検査装置のように、背面投射型方式を採用することも考えられるが、透過スクリーンの光拡散作用によって画像光の偏光特性が変化し、画素レベルの高精度な計測に支障を来たしてしまう。
ここで、画像光出力装置は、例えばプロジェクター装置である。また、スクリーンは、前面投射型の投射スクリーン(フロントスクリーン)である。
このように構成したことにより、撮像部は、検査対象である画像光出力装置から出力される画像光を遮ることなく受光することができる。また、撮像部は、撮像レンズ光学系を備えていないため、当該撮像レンズ光学系による光学歪の影響を排除することができる。また、撮像部自体の解像度に依存した分解能による画像解析を行うことができる。また、透過スクリーン(拡散スクリーン)が有する光拡散作用がないため、画像光の偏光特性が変化して画素レベルの高精度な計測に支障を来たすことがない。
このように構成したことにより、画像光出力装置とスクリーンとの配置関係によって生ずるスクリーン上の表示画像の位置ずれや歪みの影響をなくして、撮像部が確実にテストパターン画像を取り込むことができる。
[3]上記[1]または[2]記載の表示性能測定装置において、前記テストパターン解析部は、前記画像信号におけるテストパターン画像に基づいて、前記画像光出力装置における画素に相当する画像領域同士の位置ずれ量と前記画素に相当する画像領域におけるフレアとの少なくとも一方を測定して測定情報を生成することを特徴とする。
[4]上記[1]から[3]いずれか一項記載の表示性能測定装置において、前記撮像部は、前記スクリーンの表示面と前記撮像面とを平行にして設けられることを特徴とする。
[5]上記[1]から[4]いずれか一項記載の表示性能測定装置において、前記撮像部は、減光フィルターと赤外光カットフィルターとの少なくとも一方を備えることを特徴とする。
[6]上記[1]から[5]いずれか一項記載の表示性能測定装置において、前記テストパターンは、前記画像光出力装置における赤色画素と青色画素と緑色画素とが相互に近接して構成されることを特徴とする。
ここで、近接は、画素同士がX軸方向またはY軸方向に隣接すること、および画素同士が一画素分ずれることを含む。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1実施形態である表示性能測定装置を適用した測定システムの概略構成を示すブロック図である。
同図に示すように、測定システム1は、プロジェクター装置10と、投射スクリーン20と、撮像装置(撮像部)30−1〜30−9と、画像評価装置40と、表示装置50とを含んで構成される。
なお、本実施形態では、撮像装置30−1〜30−9のいずれか1台を指す場合に、撮像装置30と呼ぶこともある。また、本実施形態では、撮像装置30を9台用いた例について説明するが、その台数は9台に限られることなく、1台でも複数台でもよい。
テストパターン発生部42は、テストパターンを含むフレーム画像(例えば、1920画素×1080画素)のデータであるテストパターンデータを発生させて、このテストパターンデータをプロジェクター装置10に供給する。また、テストパターン発生部42は、画像解析部41からテストパターンの位置の変更指示(位置変更指示情報)を受けると、フレーム画像におけるテストパターンの位置をずらして配置したテストパターンデータを発生させて、このテストパターンデータをプロジェクター装置10に供給する。これは、プロジェクター装置10とスクリーン20との配置関係によって生ずるスクリーン20上の表示画像の位置ずれや歪みの影響をなくして、撮像装置30が確実にテストパターン画像を取り込むための処理である。
減光フィルター31は、透過する光の量を減少させる光学フィルターであり、例えば、ND(Neutral Density)フィルターである。減光フィルター31は、画像光PLを直接受光する位置(撮像装置30における初段)に設けられる。光量の減光割合がそれぞれ異なる複数の減光フィルター31の中からいずれかの減光フィルター31を選択して用いることにより、撮像装置30の感度調整を任意に行うことができる。
赤外光カットフィルター32は、可視光を透過させ、赤外光をカットする光学フィルターである。赤外光カットフィルター32は、減光フィルター31の次段に設けられる。
選択部411は、撮像装置30−1〜30−9から供給される9系統の画像信号(第1画像信号〜第9画像信号)のうち、選択制御部412により指定される1系統の画像信号を選択し、その画像信号を画像取得部413に供給する。
テストパターン解析部414は、画像取得部413から供給される画像データを取り込み、この画像データにおけるテストパターンの有無を判定する。例えば、テストパターン解析部414は、公知のパターンマッチング法を用いてテストパターンの有無を判定する。そして、テストパターン解析部414は、画像データからテストパターンを検出した場合、このテストパターンを解析し、フレーム画像における画素の位置ずれと画素のフレアとの少なくとも一方を測定し、測定結果である測定情報を測定情報記憶部415に記憶させる。また、テストパターン解析部414は、画像データからテストパターンを検出しない場合、テストパターンの移動指示命令であるテストパターン移動コマンド(位置変更指示情報)を生成し、このテストパターン移動コマンドをテストパターン発生部42に供給する。
測定結果情報生成部417は、測定情報記憶部415から測定情報を読み出して測定結果情報を生成し、この測定結果情報を表示装置50に供給する。具体的には、測定結果情報生成部417は、測定情報記憶部415から測定情報を読み出し、この測定情報に画素の位置ずれの測定結果が含まれている場合には、その測定結果に基づいて画素ずれ量情報を生成し、また測定情報に画素のフレアの測定結果が含まれている場合には、その測定結果に基づいてフレア情報を生成する。そして、測定結果情報生成部417は、画素ずれ量情報とフレア情報とを測定結果情報として表示装置50に供給する。測定結果情報のデータ構成については、後述する。
図4は、投射スクリーン20に表示されるプロジェクター装置10のフレーム画像と、投射スクリーン20に配設される撮像装置30−1〜30−9それぞれの撮像素子33aの撮像面との対応関係を模式的に示す図である。ただし、同図は、投射スクリーン20の表示面の中心点とフレーム画像の中心点とが一致し、表示面に対するフレーム画像の回転および歪がない状態での対応図である。
同図に示すように、投射スクリーン20の表示面には、フレーム画像21が表示されている。フレーム画像21は、1920画素×1080画素の解像度を有する。そして、投射スクリーン20の表示面におけるフレーム画像21の大きさは、800mm×450mmである。
例えば、撮像装置30−1〜30−9は、投射スクリーン20に9個の開口部を設け、これら開口部を通して固定される。
また、同図の撮像面331には、テストパターンTPが形成されている。テストパターンTPは、二つの緑色画素領域GU,GDが一画素領域分の空き領域を挟んでY軸方向に配置され、さらに、赤色画素領域Rと青色画素領域Bとが前記の一画素領域分の空き領域をはさんでX軸方向に配置されるものである。同図においては、上側(Y軸負方向側)が緑色画素領域GU、下側(Y軸正方向側)が緑色画素領域GD、左側(X軸負方向側)が赤色画素領域R、および右側(X軸正方向側)が青色画素領域Bである。これら緑色画素領域GU,GD、赤色画素領域R、および青色画素領域Bそれぞれは、プロジェクター装置10のフレーム画像における一画素であり、撮像素子33aの画像データ(640画素×640画素)における26画素×26画素の領域に相当する。
テストパターン解析部414は、テストパターンTPの緑色画素領域GU、緑色画素領域GD、赤色画素領域R、および青色画素領域Bそれぞれについて、最も輝度が高い領域を検出してその領域の重心位置を計算する。そして、テストパターン解析部414は、緑色画素領域GUおよび赤色画素領域Rそれぞれの重心位置間の距離を計算し、基準画素ピッチに対するずれ量を計算する。つまり、テストパターン解析部414は、プロジェクター装置10のフレーム画像における緑色画素GUと赤色画素Rとの相対的なずれ量を計算する。同様に、テストパターン解析部414は、緑色画素領域GDおよび青色画素領域Bそれぞれの重心位置間の距離を計算し、基準画素ピッチに対するずれ量を計算する。つまり、テストパターン解析部414は、プロジェクター装置10のフレーム画像における緑色画素GDと青色画素Bとの相対的なずれ量を計算する。
図7は、画素ずれ量情報のデータ構成を示す図である。同図に示すように、画素ずれ量情報は、「撮像装置番号」と、「緑色画素対赤色画素ずれ量」と、「緑色画素対青色画素ずれ量」との各項目を対応付けたデータテーブルである。撮像装置番号は、撮像装置30−1〜30−9を特定する番号(数字)である。この撮影装置番号は、番号の他、文字、記号、またはこれらの組み合わせによる識別情報であってもよい。緑色画素対赤色画素ずれ量は、プロジェクター装置10の緑色画素GUと赤色画素Rとの相対的なずれ量を、プロジェクター装置10の画素単位で表現したものである。具体的には、ΔXRGは、画像データにおけるX軸方向基準画素ピッチから距離XRGを減算して得られたX軸方向の画素ピッチに対するずれ量であり、ΔYRGは、画像データにおけるY軸方向基準画素ピッチから距離YRGを減算して得られたY軸方向の画素ピッチに対するずれ量である。同様に、緑色画素対青色画素ずれ量は、プロジェクター装置10の緑色画素GDと青色画素Bとの相対的なずれ量をプロジェクター装置10の画素単位で表現したものである。具体的には、ΔXBGは、画像データにおけるX軸方向基準画素ピッチから距離XBGを減算して得られたX軸方向の画素ピッチに対するずれ量であり、ΔYBGは、画像データにおけるY軸方向基準画素ピッチから距離YBGを減算して得られたY軸方向の画素ピッチに対するずれ量である。
図9は、本実施形態における画像評価装置40の処理手順を示すフローチャートである。
まず、ステップS1において、画像評価装置40は、フレーム画像における初期位置にテストパターンを配置したテストパターンデータを生成し、このテストパターンデータをプロジェクター装置10に供給する。具体的には、画像評価装置40のテストパターン発生部42は、図5に示したテストパターンTPをフレーム画像(例えば、1920画素×1080画素)の左上端に配置したテストパターンデータを生成し、このテストパターンデータをプロジェクター装置10に供給する。
次に、撮像装置30−1は、到来する画像光PLを減光フィルター31と赤外光カットフィルター32とを通して撮像素子33aの撮像面331−1に結像させ撮像して第1画像信号を生成し、この第1画像信号を画像評価装置40に供給する。
そして、テストパターン解析部414が画像データからテストパターンを検出した場合は、ステップS3の処理に移る。一方、テストパターン解析部414が画像データからテストパターンを検出しなかった場合は、ステップS5の処理に移る。
次に、ステップS2の処理に戻る。
図10は、投射スクリーン20に表示されるプロジェクター装置10のフレーム画像と、投射スクリーン20に配設される撮像装置30−1〜30−9それぞれの撮像素子33aの撮像面との対応関係を模式的に示す図である。ただし、同図は、投射スクリーン20の表示面の中心点とフレーム画像の中心点とが略一致(一致を含む)し、表示面に対してフレーム画像が反時計方向に数度程度傾いた状態での対応図である。
同図に示すように、投射スクリーン20の表示面には、フレーム画像21aが表示されている。フレーム画像21aは、第1実施形態と同様に1920画素×1080画素の解像度を有する。そして、投射スクリーン20の表示面におけるフレーム画像21aの大きさは、第1実施形態と同様に800mm×450mmである。
フレーム画像21aは、例えば7個の矩形領域B1〜B7に区分されている。矩形領域B1〜B7それぞれは、隣接する矩形領域同士で異なり且つ一矩形領域内で一様な階調を有している。
そして、テストパターン発生部42は、画像解析部41からテストパターン移動コマンドと階調情報との一対のデータが供給されると、この一対のデータを取り込んで階調情報を記憶し、この階調情報が前回取り込んで記憶した階調情報と同一であるか否かを判定する。そして、テストパターン発生部42は、同一であると判定した場合は、テストパターンの位置をフレーム画像のX軸正方向に所定画素分ずらして配置したテストパターンデータを発生させて、このテストパターンデータをプロジェクター装置10に供給する。一方、テストパターン発生部42は、同一でないと判定した場合は、テストパターンの位置をフレーム画像のY軸正方向に所定画素分ずらすとともに、X軸負方向に矩形領域の幅に相当する画素分移動させて配置したテストパターンデータを発生させて、このテストパターンデータをプロジェクター装置10に供給する。つまり、テストパターン発生部42は、階調が同一である範囲内においてテストパターンを走査させる。
なお、階調の替わりに輝度を用いるようにしてもよい。
本発明の第2実施形態は、上述した第1実施形態における画像評価装置40の機能をプロジェクター装置10に組み込んだ形態である。
図11は、本発明の第2実施形態である表示性能測定装置を適用した測定システムの概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
同図に示すように、測定システム1aは、プロジェクター装置10aと、投射スクリーン20と、撮像装置30とを含んで構成される。
画像解析部41aは、テストパターンを発生させるためのテストパターン発生コマンドをテストパターン発生部42aに供給する。また、画像解析部41aは、撮像装置30から供給される画像信号を取り込みんで、この画像信号を画像データ(例えば、640画素×640画素)に変換する。そして、画像解析部41aは、その画像データに含まれるテストパターンを解析して画素の位置ずれと画素のフレアとを測定し、測定結果である測定情報を記憶する。また、画像解析部41aは、記憶した測定情報を読み出して補正処理部43に供給する。
補正処理部43は、画像解析部41aから供給される測定情報を取り込み、この測定情報が示す画素の位置ずれと画素のフレアとを補正した画像を液晶パネルに形成させる。
撮像装置30とプロジェクター装置10aとは、例えばUSB(Universal Serial Bus)やBluetoothによるインターフェースによって接続される。
テストパターン解析部414aは、テストパターン発生コマンドを生成し、このテストパターン発生コマンドをテストパターン発生部42aに供給する。また、テストパターン解析部414aは、画像取得部413から供給される画像データを取り込み、このテストパターンを解析して画素の位置ずれと画素のフレアとの少なくとも一方を測定し、測定結果である測定情報を測定情報記憶部415に記憶させる。
測定情報供給部418は、測定情報記憶部415から測定情報を読み出して補正処理部43に供給する。
まず、ステップS11において、プロジェクター装置10aは、テストパターンデータを生成し、このテストパターンデータの画像光PLを、投射光学系から投射スクリーン20に向けて投射する。
なお、このステップS12の作業は、本フローチャートの開始前にあらかじめ行うようにしてもよい。
次に、撮像装置30は、到来する画像光PLを減光フィルター31と赤外光カットフィルター32とを通して撮像素子33aの撮像面331に結像させ撮像して画像信号を生成し、この画像信号を画像プロジェクター装置10aの画像解析部41aに供給する。
次に、ステップS14において、テストパターン解析部414aは、画像取得部413から供給される画像データを取り込み、この画像データに含まれるテストパターンを解析し、フレーム画像における画素の位置ずれと画素のフレアとの少なくとも一方を測定する。
次に、ステップS15において、テストパターン解析部414aは、測定情報を測定情報記憶部415に記憶させる。
次に、補正処理部43は、画像解析部41aから供給される測定情報を取り込み、この測定情報が示す画素の位置ずれと画素のフレアとを補正した画像を液晶パネルに形成させる。
このように設置した状態で、液晶パネル表示装置60にテストパターンを表示させ、撮像装置30にテストパターンが表示された画面を撮像させて画像信号を生成させ、画像評価装置40に画像データを解析させることにより、液晶パネル表示装置60の表示性能を測定することができる。
10,10a プロジェクター装置
20 投射スクリーン
30,30−1〜30−9 撮像装置(撮像部)
31 減光フィルター
32 赤外光カットフィルター
33 カメラ本体
33a 撮像素子
40 画像評価装置
41,41a 画像解析部
42,42a テストパターン発生部
43 補正処理部
50 表示装置
60 液晶パネル表示装置
61 バックライト
62 液晶パネル
63 カバーガラス
331,331−1〜331−9 表示面
411 選択部
412 選択制御部
413 画像取得部
414,414a テストパターン解析部
415 測定情報記憶部
417 測定結果情報生成部
418 測定情報供給部
Claims (9)
- 検査対象である画像光出力装置から出力される、テストパターンを含む画像の画像光の照射を受けてテストパターン画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンの表示面内に撮像面を配置して設けられ、前記テストパターン画像を撮像して画像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した前記画像信号を取り込み、前記画像信号におけるテストパターン画像に基づいて、前記画像光出力装置における画素の表示性能を測定して測定情報を生成するテストパターン解析部と、
を備えることを特徴とする表示性能測定装置。 - テストパターンを含む画像を発生させて、前記画像を前記画像光出力装置に供給するテストパターン発生部をさらに備え、
前記テストパターン解析部は、前記画像信号にテストパターン画像が含まれていないと判定した場合、位置変更指示情報を前記テストパターン発生部に供給し、
前記テストパターン発生部は、前記テストパターン解析部から供給された前記位置変更指示情報を取り込むと、前記テストパターンの位置を変更した画像を発生させる
ことを特徴とする請求項1記載の表示性能測定装置。 - 前記テストパターン解析部は、前記画像信号におけるテストパターン画像に基づいて、前記画像光出力装置における画素に相当する画像領域同士の位置ずれ量と前記画素に相当する画像領域におけるフレアとの少なくとも一方を測定して測定情報を生成する
ことを特徴とする請求項1または2記載の表示性能測定装置。 - 前記撮像部は、前記スクリーンの表示面と前記撮像面とを平行にして設けられる
ことを特徴とする請求項1から3いずれか一項記載の表示性能測定装置。 - 前記撮像部は、減光フィルターと赤外光カットフィルターとの少なくとも一方を備える
ことを特徴とする請求項1から4いずれか一項記載の表示性能測定装置。 - 前記テストパターンは、前記画像光出力装置における赤色画素と青色画素と緑色画素とが相互に近接して構成される
ことを特徴とする請求項1から5いずれか一項記載の表示性能測定装置。 - 検査対象である画像光出力装置が出力する、テストパターンを含む画像の画像光の照射を受けてテストパターン画像をスクリーンに表示させる表示ステップと、
前記スクリーンの表示面内に撮像面を配置して設けられた撮像部が、前記テストパターン画像を撮像して画像信号を生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて、前記撮像部が生成した前記画像信号を取り込み、前記画像信号におけるテストパターン画像に基づいて、前記画像光出力装置における画素に相当する画像領域同士の位置ずれ量と前記画素に相当する画像領域におけるフレアとの少なくとも一方を測定して測定情報を生成する解析ステップと、
を有することを特徴とする表示性能測定方法。 - テストパターンを含む画像を生成するテストパターン生成部と、
前記テストパターン生成部が生成した前記画像を形成する表示部と、
前記表示部に形成された前記画像の画像光を投射する投射光学系と、
前記投射光学系が投射した前記画像光が照射されて表示されるテストパターン画像を撮像して画像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した前記画像信号を取り込み、前記画像信号におけるテストパターン画像に基づいて、前記画像における画素に相当する画像領域同士の位置ずれ量と前記画素に相当する画像領域におけるフレアとの少なくとも一方を測定して測定情報を生成するテストパターン解析部と、
を備えることを特徴とするプロジェクター装置。 - 前記テストパターン解析部が生成した前記測定情報に基づいて前記画像を補正する補正処理部
をさらに備えることを特徴とする請求項8記載のプロジェクター装置。
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