JP3612946B2 - カラー表示装置の表示特性測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーCRT(Cathode Ray Tube)等のカラー表示装置に表示された測定パターンを撮像し、この撮像信号からコンバージェンス等の表示特性を測定する表示装置の表示特性測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、カラーCRT、カラーLCD(Liquid Crystal Display)、カラーPDP(Plasma Display Panel)等の表示装置のコンバージェンス等の表示特性を測定する表示特性測定装置が知られている。この表示特性測定装置は、被測定用の表示装置にカラー表示された所定の測定パターンをR(赤),G(緑),B(青)の色成分の画像に分離して撮像する撮像装置とこの撮像装置で取り込まれた各色成分の画像を処理して所定の測定処理を行う画像処理装置とその測定結果を表示する表示装置とから構成されている。
【0003】
例えばコンバージェンス測定装置は、特開平8−307908号公報に示されるように、被測定カラーCRTに白色の所定の測定パターンを表示させ、この測定パターンをCCD等のカラーエリアセンサを備えたカメラを用いて撮像し、画像処理においてR,G,Bの色成分の撮像画像毎に輝度重心を算出し、これらの輝度重心の相互の位置ずれをミスコンバージェンス量として表示するものである。
【0004】
ところで、コンバージェンス測定装置は、カラーカメラの撮像面における各色成分の測定パターンの結像位置(輝度重心位置)から被測定カラーCRTの表示面における各色成分の測定パターンの発光位置(発光重心位置)を演算し、各色成分の発光位置の相互の位置ずれを算出するようにしているので、撮像面における各色成分の測定パターンの結像位置(輝度重心位置)の算出精度がコンバージェンス測定の測定精度に大きく影響する。
【0005】
特に、3板式カラーカメラを用いた場合は、光像を3原色の色成分に分解してそれぞれ異なる方向に射出するダイクロイックプリズムの各射出端にR,G,Bの各色成分に対応して3枚のエリアセンサが独立して設けられるので、温度、湿度の変化による各エリアセンサの配設位置の位置ずれにより容易に測定精度が変化する。
【0006】
このため、従来のコンバージェンス測定装置では、図9に示すように、測定前に専用の校正チャートを用いて装置の校正処理が行われている。図9に示す校正方法は、蛍光灯104で照明された校正用のチャート103(不透明な白色板に黒字のクロスハッチパターン105が描かれたチャート)をコンバージェンス測定装置100の撮像装置101で撮像し、その撮像画像を用いて各エリアセンサの相互の位置関係を示す補正データを算出するものである。算出された補正データは、装置本体102内のメモリに記憶され、コンバージェンス測定時に各色成分の測定パターンの輝度重心位置の位置ずれを補正するためのデータとして使用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエリアセンサ間の位置ずれの補正方法は、専用の校正チャートを撮像して得られる各色成分の画像データを用いてコンバージェンス測定系における基準座標系での各エリアセンサの位置(絶対位置)を算出し、この算出結果からエリアセンサ相互の位置ずれを演算しているので、演算パラメータが多く、演算に長時間を要するという不具合がある。
【0008】
また、被測定CRTに表示される測定パターンではなく専用の校正チャートを用いているので、製造ラインでコンバージェンス測定システムの校正を行うのに不便で、校正作業を行うことが困難である。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像素子間の位置ずれの校正を容易に行うことのできるカラー表示装置の表示特性測定装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、測定対象のカラー表示装置にカラー表示された所定の測定パターンを当該測定パターンを構成する複数の色成分の画像に分解する色分解手段と、色分解された各色成分の画像をそれぞれ取り込む複数のカラー撮像手段とを備え、これらのカラー撮像手段で取り込まれた各色成分の画像を用いて上記カラー表示装置の表示特性を測定するカラー表示装置の表示特性測定装置において、第1の色成分の画像を取り込む第1のカラー撮像手段と第2の色成分の画像を取り込む第2のカラー撮像手段の両方が感度を有する1の色成分で上記測定パターンを上記カラー表示装置に表示させる表示制御手段と、上記第1のカラー撮像手段で撮像された上記単色表示された測定パターンの画像を用いて撮像面における上記測定パターンの測定点の位置を検出する第1の位置検出手段と、上記第2のカラー撮像手段で撮像された上記単色表示された測定パターンの画像を用いて撮像面における上記測定パターンの測定点の位置を検出する第2の位置検出手段と、上記第1の位置検出手段で検出された上記測定パターンの測定点の位置に対する上記第2の位置検出手段で検出された上記測定パターンの測定点の位置のずれを上記第1,第2のカラー撮像手段間の相対的な撮像位置のずれの校正データとして算出する校正データ算出手段とを備えたものである(請求項1)。
【0011】
上記構成によれば、測定対象のカラー表示装置に第1,第2のカラー撮像手段の両方が感度を有する1の色成分で所定の測定パターンが表示され、この表示画像が第1,第2のカラー撮像手段でそれぞれ撮像される。第1のカラー画像撮像手段で撮像された第1の色成分の測定パターンの画像を用いて撮像面における当該測定パターンの測定点の位置が検出され、第2のカラー画像撮像手段で撮像された第2の色成分の測定パターンの画像を用いて撮像面における当該測定パターンの測定点の位置が検出される。
【0012】
そして、第1のカラー撮像手段の撮像面における測定パターンの測定点の位置に対する第2のカラー撮像手段の撮像面における測定パターンの測定点の位置の相対的なずれが第1,第2のカラー撮像手段間の相対的な撮像位置のずれの校正データとして算出される。
【0013】
また、本発明は、上記カラー表示装置の表示特性測定装置において、上記色分解手段は、測定パターンを3原色の色成分の画像に分解するものであり、上記表示制御手段は、緑の色成分で上記測定パターンを上記カラー表示装置に表示させるものである(請求項2)。
【0014】
上記構成によれば、測定対象のカラー表示装置に緑の色成分で所定の測定パターンが表示され、この表示画像が色分解手段でR,G,Bの色成分の画像に分解され、各色成分の画像は対応するカラー撮像手段でそれぞれ撮像される。そして、各色成分の撮像画像毎に対応するカラー撮像手段の撮像面における測定パターンの測定点の位置が検出され、例えばGの色成分の撮像画像に基づいて検出された測定パターンの測定点の位置に対するR,Bの色成分の撮像画像に基づいて検出された測定パターンの測定点の位置の相対的なずれを算出してR,G,Bの各色成分のカラー撮像手段相互の相対的な撮像位置のずれの校正データが算出される。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカラー表示装置の表示特性測定装置について、コンバージェンス測定装置を例に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るカラーCRTのコンバージェンス測定装置の概略構成図である。
【0017】
コンバージェンス測定装置1は、撮像装置2と測定装置3とから構成されている。撮像装置2は、被測定用のカラーディスプレイ4の表示面に表示された所定の測定パターン(例えばクロスハッチパターンやドットパターン等)を撮像するものであり、立体視覚法による撮像が可能に一対の撮像カメラ21,22を備えている。測定装置3は、撮像装置2で取り込まれた測定パターンの画像データを用いてカラーディスプレイ4のミスコンバージェンス量を演算し、その演算結果を表示装置36に表示するものである。
【0018】
撮像装置2内の撮像カメラ21は、撮影レンズ211の後方にダイクロイックプリズムからなる3色分解プリズム212を設けるとともに、この3色分解プリズム212のR,G,Bの各色成分の射出面の対向位置にCCDエリアセンサからなる固体撮像素子213R,213G,213Bを配置してなる3板式のカラー撮像装置で構成されている。撮像カメラ22も撮像カメラ21と同様の3板式のカラー撮像装置で構成されている。
【0019】
また、撮像装置2内には固体撮像素子(以下、CCDと略称する。)213R,213G,213Bの撮像動作を制御する撮像制御装置214、撮影レンズ211を駆動して焦点を自動調節するフォーカス制御回路215及びCCD213R,213G,213Bから出力される画像信号に所定の画像処理を施して測定装置3に出力する信号処理回路216が設けられている。同様に撮像カメラ22内にも撮像制御回路224、フォーカス制御回路225及び信号処理回路226が設けられている。
【0020】
撮像制御装置214は、測定装置3から送出される撮像制御信号により制御され、この撮像制御信号に基づいてCCD213R,213G,213Bの撮像動作(電荷蓄積動作)を制御する。同様に撮像制御回路224も測定装置3から送出される撮像制御信号により制御され、この撮像制御信号に基づいてCCD223R,223G,223Bの撮像動作を制御する。
【0021】
また、フォーカス制御回路215は、測定装置3から送出されるフォーカス制御信号により制御され、このフォーカス制御信号に基づいて撮影レンズ211の前群211Aを移動させてカラーディスプレイ4の表示面に表示された測定パターンの光像をCCD213R,213G,213Bの各撮像面に結像させる。同様にフォーカス制御回路225も測定装置3から送出されるフォーカス制御信号により制御され、このフォーカス制御信号に基づいて撮影レンズ221の前群221Aを移動させてカラーディスプレイ4の表示面に表示された測定パターンの光像をCCD223R,223G,223Bの各撮像面に結像させる。
【0022】
なお、フォーカス制御は、制御部33からのフォーカス制御信号に基づき、例えば山登り方式で行われる。すなわち、例えば撮像カメラ21の場合、制御部33は、例えばCCD213Gで撮像される緑色の画像の高周波成分(測定パターンのエッジ部)を抽出し、この高周波成分が最大となるように(測定パターンのエッジが最も鮮明となるように)、フォーカス制御信号をフォーカス制御回路215に出力する。フォーカス制御回路215は、フォーカス制御信号に基づき撮影レンズ211の前群211Aを合焦位置の前後に移動させつつ、その移動幅を漸減して最終的に合焦位置に設定する。
【0023】
なお、本実施例では、撮像画像を用いてフォーカス制御を行うようにしているが、例えば撮像カメラ21,22に測距センサを設け、この測距センサで検出された撮像カメラ21,22とカラーディスプレイ4の表示面との間の距離データを用いて撮影レンズ211,221を駆動するようにしてもよい。
【0024】
測定装置3は、A/D変換器31A,31B、画像メモリ32A,32B、制御部33、データ入力装置34、データ出力装置35及び表示装置36から構成されている。
【0025】
A/D変換器31A,31Bは、それぞれ撮像カメラ21,22から入力された画像信号(アナログ信号)からデジタル信号の画像データに変換するものである。画像メモリ32A,32Bは、それぞれA/D変換器31A,31Bから出力される画像データを記憶するものである。
【0026】
A/D変換器31A,31Bは、R,G,Bの各色成分の画像信号に対応して3個のA/D変換回路を有している。また、画像メモリ32A,32BもR,G,Bの各色成分の画像データに対応してそれぞれ3フレーム分のメモリを有している。
【0027】
制御部33は、マイクロコンピュータからなる演算制御回路である。制御部33は、ROM(Read Only Memory)からなるメモリ331とRAM(Random Access Memory)からなるメモリ332とを備えている。
【0028】
メモリ331には、コンバージェンス測定処理(光学系の駆動、撮像、画像データの演算等の一連の処理を含む。)を示すプログラムやその演算に必要なデータ(補正値やデータ変換テーブル等)が格納されている。また、メモリ332は、コンバージェンス測定の各種演算を行うためのデータエリアやワークエリアを与えるものである。
【0029】
制御部33で算出されたミスコンバージェンス量(測定結果)は、メモリ332に格納されるとともに、表示装置36に出力され、予め設定された所定の表示フォーマットで表示される。また、データ出力装置35を介して外部接続される装置(プリンタや外部記憶装置)に出力される。
【0030】
データ入力装置34は、コンバージェンス測定のために各種データを入力するもので、例えばキーボードで構成されている。データ入力装置34からは、例えばカラーディスプレイ4の蛍光体の配列ピッチ、CCD213,223の画素の配列ピッチ、カラーディスプレイ4の表示面における測定ポイントの位置等のデータが入力される。
【0031】
被測定用のカラーディスプレイ4は、映像を表示するカラーCRT41とこのカラーCRT41の駆動を制御する駆動制御回路42とから構成されている。カラーディスプレイ4の駆動制御回路42にはパターンジェネレータ5で生成された測定パターンの映像信号が入力され、駆動制御回路42は、この映像信号に基づいてカラーCRT41の偏向回路を駆動してその表示面に、例えば図2に示すように、クロスハッチパターンの測定パターンを表示させる。
【0032】
このコンバージェンス測定装置1では、撮像装置2の撮像カメラ21,22によりカラーディスプレイ4に表示された測定パターンを立体視覚法的に撮像し、両撮像カメラ21,22で取り込まれた画像データを用いてミスコンバージェンス量が測定されるようになっている。
【0033】
次に、ミスコンバージェンス量の測定方法について、測定パターンとしてクロスハッチパターンを用いた場合を例に説明する。
【0034】
図2は、カラーCRTに表示されたクロスハッチパターンを示す図である。
クロスハッチパターン6は、複数の縦ラインと横ラインとを交差させたパターンで、カラーCRT41の表示面41a内に複数の格子点が含まれるように適宜のサイズで表示される。そして、少なくとも1個の格子点を含むように表示面41a内の任意の位置にミスコンバージェンス量の測定領域A(1)〜A(n)が設定される。
【0035】
各測定領域A(r)(r=1,2,…n)においては、測定領域A(r)に含まれる縦ラインの撮像画像から横方向(XY座標のX方向)のミスコンバージェンス量ΔDXが演算され、横ラインの撮像画像から縦方向(XY座標のY方向)のミスコンバージェンス量ΔDYが演算される。
【0036】
図3は測定領域A(r)に含まれる縦ラインをR,G,Bの各色成分のラインに分離した図、図4は測定領域A(r)に含まれる横ラインをR,G,Bの各色成分のラインに分離した図である。
【0037】
横方向のミスコンバージェンス量ΔDXは、カラーCRT41の表示面41aにおけるR,G,Bの各色成分の縦ラインのX方向の発光位置(輝度重心位置)をXR,XG,XBとすると、これらの発光位置XR,XG,XBのうち、いずれかの発光位置、例えばGの色成分の発光位置XGを基準とした発光位置間のずれ量ΔDRGX(=XR−XG)、ΔDBGX(=XB−XG)として表される。
【0038】
また、縦方向のミスコンバージェンス量ΔDYは、カラーCRT41の表示面41aにおけるR,G,Bの各色成分の横ラインのY方向の発光位置(輝度重心位置)をYR,YG,YBとすると、これらの発光位置YR,YG,YBのうち、いずれかの発光位置、例えばGの色成分の発光位置YGを基準とした発光位置間のずれ量ΔDRGY(=YR−YG)、ΔDBGY(=YB−YG)として表される。
【0039】
次に、ミスコンバージェンス量の具体的な算出方法について、立体視覚法で測定パターンを撮像する場合を例に説明する。
なお、説明の便宜上、カラーディスプレイ4の発光側の色成分についてはR(赤),G(緑),B(青)の大文字のアルファベットで表記し、撮像装置2の受光側の色成分についてはr(赤),g(緑),b(青)の小文字のアルファベットで表記することとする。
【0040】
まず、コンバージェンス測定系の座標系について説明する。カラーディスプレイ4の表示面41aに表示された測定パターンを撮像するべく撮像装置2がカラーディスプレイ4の前方位置に、図5の位置関係で配置されているとする。
【0041】
図5において、カラーディスプレイ4の表示面41aの中心Mを通る法線上の任意の位置に原点Oを有するコンバージェンス測定系のXYZ座標を、Z軸を当該法線方向とし、Y軸を表示面41aの縦方向と平行な方向とし、X軸を表示面41aの横方向と平行な方向として設定する。なお、Z軸の+方向は原点Oから中心Mの方向、Y軸の+方向は上方向、X軸の+方向は原点Oからカラーディスプレイ4を見て左方向である。
【0042】
カラーディスプレイ4の表示面41a上の測定点Q(例えばクロスハッチパターンにおいてはクロスポイント、ドットパターンにおいてはドットポイント)におけるJ(J=R,G,B)の色成分の蛍光体の発光中心(輝度重心位置)の座標をQJ(XJ,YJ,ZJ)と表記し、撮像装置2の撮影レンズ211,221の主点P1,P2の位置をそれぞれP1(XP1,YP1,ZP1),P2(XP2,YP2,ZP2)と表記する。
【0043】
また、CCD213R,213G,213B,223R,223G,223Bの各撮像面上に、図6に示すように、撮像面の中心に原点oを有するhv座標を、h軸をCCDエリアセンサの縦方向とし、v軸をCCDエリアセンサの横方向として設定する。なお、h軸の+方向は上方向、v軸の+方向は撮像面に向かって右方向である。
【0044】
そして、各撮像面の位置が、対応する光軸LJ(J=R,G,B、Jの色成分の光軸)がhv座標の原点oからずれた位置に入射するように、光軸LJに対して位置ずれを起こしているとして、図7に示すように、撮像カメラ21のj(j=r,g,b)の色成分のCCDの撮像面における光軸LJ1の入射点oj1′の座標を(hj1O,vj1O)と表記し、撮像カメラ22のjの色成分のCCDの撮像面における光軸LJ2の入射点oj2′の座標を(hj2O,vj2O)と表記する。また、図7に示すように、表示面41aの測定点QJの光像の撮像カメラ21のjの色成分のCCDの撮像面における結像点Ij1Jの座標を(hj1J,vj1J)と表記し、撮像カメラ22のjの色成分のCCDの撮像面における結像点Ij2Jの座標を(hj2J,vj2J)と表記する。
【0045】
一般に、レンズの主点から物体までの距離をa、像までの距離をb、レンズの焦点距離をfとすると、これらの間には1/a+1/b=1/fの関係があり、物体のサイズをy、像のサイズをy′とすると、両者の間にはy′/y=b/aの関係があるから、これらの関係式より、
y′=y・f/(a−f) …(1)
の関係式が得られる。
【0046】
そして、上記(1)の関係式を上述の測定点QJと結像点Ij1J,Ij2Jとの位置関係に適用すると、下記(2)〜(5)の関係式が得られる。
【0047】
【数1】
【0048】
次に、立体視覚法によるミスコンバージェンス量の算出方法について説明する。
なお、説明の便宜上、撮像装置2は、撮像カメラ21の光軸L1及び撮影カメラ22の光軸L2がXZ平面内にあるように配置されている場合について説明する。
【0049】
主点P1,P2がXZ平面内に配置されていれば、Y座標は「0」となるので、両主点P1,P2の座標は、
P1(XP1,0,ZP1)
P2(XP2,0,ZP2)
となる。
【0050】
カラーディスプレイ4の測定点QJの光像と撮像カメラ21の結像点Ij1Jとについて上記(2),(3)式に相当する関係式を算出すると、下記(6),(7)式となる。
【0051】
【数2】
【0052】
そして、上記(6),(7)式のjをr,g,bの色成分表示に置換してCCD211R,211G,211Bの各撮像面における結像点Ir1J,Ig1J,Ib1Jのhv座標を求めると、下記(8)〜(13)式となる。
【0053】
【数3】
【0054】
また、カラーディスプレイ4の測定点QJの光像と撮像カメラ22の結像点Ij2Jとについて上記(2),(3)式に相当する関係式を算出すると、下記(14),(15)式となる。
【0055】
【数4】
【0056】
そして、上記(14),(15)式のjをr,g,bの色成分表示に置換してCCD221R,221G,221Bの各撮像面における結像点Ir2J,Ig2J,Ib2Jのhv座標を求めると、下記(16)〜(21)式となる。
【0057】
【数5】
【0058】
そして、上記(8),(9),(16),(17)式からfr1J/(ZJ−fr1J)、fr2J/(ZJ−fr2J)及びYJを消去すると、座標XJが下記(22)式のように算出される。
【0059】
【数6】
【0060】
また、上記(8),(9)式からfr1J/(ZJ−fr1J)を消去し、XJに上記(22)式を代入すると、座標XJが下記(23)式のように算出される。
【0061】
【数7】
【0062】
更に、上記(9)式又は上記(17)式に上記(23)式を代入すれば、座標ZJが下記(24)式又は(25)式のように算出される。
【0063】
【数8】
【0064】
上記(22)式〜(25)式は、撮像カメラ21,22の赤の色成分の撮像画像から表示面41aにおける測定点QJのXYZ座標を算出する算出式である。従って、上記(10),(11),(18),(19)式を用いて上述と同様の演算を行えば、撮像カメラ21,22の緑の色成分の撮像画像から表示面41aにおける測定点QJのXYZ座標を算出する算出式が得られ、上記(12),(13),(20),(21)式を用いて上述と同様の演算を行えば、撮像カメラ21,22の青の色成分の撮像画像から表示面41aにおける測定点QJのXYZ座標を算出する算出式が得られる。
【0065】
撮像装置2のr,g,bの各色成分の撮像画像から算出される表示面41aにおける測定点をQJr,QJg,QJbとし、これらのXYZ座標をそれぞれQJr(XJr,YJr,ZJr),QJg(XJg,YJg,ZJg),QJb(XJb,YJb,ZJb)(J=R,G,B)とすると、測定点QJr,QJg,QJbの各XYZ座標は、下記(26)〜(37)式により算出される。
【0066】
【数9】
【0067】
上記のように、例えば表示面41aにおけるRの色の蛍光体の測定点QRについては、撮像装置2で取り込まれたr,g,bの各色成分の画像毎に3個の測定点QRr,QRg,QRbが算出されるから、測定点QRの測定値をr,g,bの各色成分の画像毎に算出された測定点QRr,QRg,QRbの加重平均値で決定するとすれば、測定点QRのXYZ座標は、下記(38)〜(41)式で算出される。
【0068】
【数10】
【0069】
同様に測定点QGの測定値をr,g,bの各色成分の画像毎に算出された測定点QGr,QGg,QGbの加重平均値で決定するとすれば、測定点QGのXYZ座標は、下記(42)〜(45)式で算出され、測定点QBの測定値をr,g,bの各色成分の画像毎に算出された測定点QBr,QBg,QBbの加重平均値で決定するとすれば、測定点QBのXYZ座標は、下記(46)〜(49)式で算出される。
【0070】
【数11】
【0071】
【数12】
【0072】
従って、上記(38),(42),(46)式を上述のミスコンバージェンス量ΔDRGX(=XR−XG),ΔDBGX(=XB−XG)に代入すれば、横方向のミスコンバージェンス量ΔDRGX,ΔDBGXの演算式が各(50),(51)式のように求められる。
【0073】
【数13】
【0074】
また、上記(39),(43),(47)式を上述のミスコンバージェンス量ΔDRGY(=YR−YG),ΔDBGY(=YB−YG)に代入すれば、縦方向のミスコンバージェンス量ΔDRGY,ΔDBGYの演算式が各(52),(53)式のように求められる。
【0075】
【数14】
【0076】
ところで、上記(50)〜(53)式の演算式を用いてミスコンバージェンス量ΔDRGX,ΔDBGX,ΔDRGY,ΔDBGYを高精度に算出するには、各CCD213R〜213B,223R〜223Bの対応する光軸LJ1,LJ2の入射点oj1′,oj2′のhv座標(hj1O,vj1O),(hj2O,vj2O)(j=r,g,b)を正確に求め、CCD213R〜23B,223R〜223Bの各撮像面におけるhv座標の基準を合わせておく必要がある。
【0077】
次に、各光軸LJ1,LJ2(J=R,G,B)の入射点oj1′,oj2′の座標を算出し、測定系の校正を行う方法について説明する。
【0078】
コンバージェンス測定においては、ミスコンバージェンス量がR,G,Bの色成分の任意の色成分に対する輝度重心位置の相対的なずれ量として算出されるので、各CCD213R〜213B,223R〜223Bの撮像面の位置ずれを校正するためのデータ(各光軸LJ1,LJ2の入射点oj1′,oj2′の座標データ)を色成分相互の相対的なデータとしても測定精度に与える影響は少ないと考えられる。
【0079】
このため、本実施の形態では、以下に説明するように、校正用の測定パターンとして同一の測定パターンを用い、この測定パターンを撮像して得られるr,g,bの各色成分の画像の測定点QJに対応する結像位置Ir1J,Ir2J(j=r,g,b、J=R,G,B)から各CCD213R〜213B,223R〜223Bの撮像面における光軸LJ1,LJ2の入射点oj1′,oj2′のhv座標を算出するようにしている。
【0080】
すなわち、まず、G色の蛍光体のみを発光してカラーディスプレイ4に測定パターンを表示させる。このときの測定点QCの座標をQC(XC,YC,ZC)とし、測定点QCの発光光像のCCD213R,213G,213Bの各撮像面における結像点Ir1C,Ig1C,Ib1Cの座標をIr1C(hr1C,vr1C),Ig1C(hg1C,vg1C),Ib1C(hb1C,vb1C)とし、測定点QCの蛍光体の発光光像のCCD223R,223G,223Bの各撮像面における結像点Ir2C,Ig2C,Ib2Cの座標をIr2C(hr2C,vr2C),Ig2C(hg2C,vg2C),Ib2C(hb2C,vb2C)とする。
【0081】
この校正処理では、カラーディスプレイ4の測定パターンの発光をG色の蛍光体のみとしている点が実際の測定時と異なるのみであるから、上記結像点Ir1C,Ig1C,Ib1C,Ir2C,Ig2C,Ib2Cについて、上記(26),(27),(30),(31),(34),(35)式に相当する式が下記のように表される。
【0082】
【数15】
【0083】
上記(54)式〜(59)式において、(54)、(56)及び(58)式は互いに等しく、(55)、(57)及び(59)式は互いに等しいから、これらの式から下記(60)〜(63)式に示す4つの方程式が得られる。
【0084】
【数16】
【0085】
算出すべき座標はor1′(hr1O,vr1O),og1′(hg1O,vg1O),ob1′(hb1O,vb1O),or2′(hr2O,vr2O),og2′(hg2O,vg2O),ob2′(hb2O,vb2O)の合計12個であるから、少なくとも3個の測定点QC(i)(i=1,2,3)について上記(60)〜(63)式に相当する等式を少なくとも12個求め、これらの等式を解くことで、座標oj1′(hj1O,vj1O),oj2′(hj2O,vj2O)(j=r,g,b)が算出される。12個の連立方程式の解は制御部33で周知の数値計算法を用いて算出される。
【0086】
なお、本実施の形態では、簡単な光学モデルについて説明したが、歪曲収差を考慮したモデル、撮影レンズ211,221の主点位置P1,P2の波長依存性を考慮したモデル、各色成分の光軸LR,LG,LBと主点P1,P2とが同一平面内にないモデル及びこれらを組み合わせたその他のモデルについても同様の方法で座標oj1′(hj1O,vj1O),oj2′(hj2O,vj2O)(j=r,g,b)を算出することができる。
【0087】
次に、コンバージェンス測定の処理シーケンスについて説明する。
図8は、コンバージェンス測定の処理シーケンスを示すフローチャートである。
【0088】
同図に示す処理シーケンスには、上述したCCD213R〜213B,223R〜223Bの位置ずれを校正するためデータ(各光軸LJ1,LJ2(J=R,G,B)の入射点の座標oj1′(hj1O,vj1O),oj2′(hj2O,vj2O)(j=r,g,b)のデータ)を算出する校正手順(ステップ#1〜#7)と実際にミスコンバージェンス量を算出する測定手順(ステップ#9〜#15)とが含まれている。
【0089】
製造ラインにおいて、校正手順は、被測定用のカラーディスプレイ4毎に行ってもよいが、温度変化や湿度変化などが大きく変化しない限り、CCDの位置ずれ量は大きく変化しないので、製造ラインの始動時や測定装置を環境特性の異なる場所に移動させたときなどに行うようにしてもよい。
【0090】
同図において、まず、カラーディスプレイ4にG色の蛍光体のみ発光させて所定の測定パターン(以下、校正用パターンという。)を表示させる(#1)。なお、この校正用パターンは、撮像装置2の撮像画面内に少なくとも3個のクロスポイントQC(1),QC(2),QC(3)が含まれるサイズで表示させる。
【0091】
続いて、撮像装置2で校正用パターンを撮像し、この撮像画像を用いてクロスポイントQC(1),QC(2),QC(3)に対応するCCD213R,213G,213B,223R,223G,223Bの結像点Ir1C(i)(hr1C(i),vr1C(i)),Ig1C(i)(hg1C(i),vg1C(i)),Ib1C(i)(hb1C(i),vb1C(i)),Ir2C(i)(hr2C(i),vr2C(i)),Ig2C(i)(hg2C(i),vg2C(i)),Ib2C(i)(hb2C(i),vb2C(i))(i=1,2,3)のh座標、v座標が算出される(#3)。
【0092】
続いて、算出された結像点Ir1C(i),Ig1C(i),Ib1C(i),Ir2C(i),Ig1C(i),Ig2C(i)(i=1,2,3)のhv座標を用いて上記(60)〜(63)式の連立方程式が3組(合計12個)作成される(#5)。そして、これら12個の連立方程式の解を数値計算法で算出することにより各色成分の光軸LR1,LG1,LB1,LR2,LG2,LB2の入射位置or1C′(hr1O,vr1O),og1C′(hg1O,vg1O),ob1C′(hb1O,vb1O),or2C′(hr2O,vr2O),og2C′(hg2O,vg2O),ob2C′(hb2O,vb2O)のh座標、v座標が決定され(#7)、これにより校正手順は終了する。
【0093】
続いて、カラーディスプレイ4に白色の所定の測定パターンを表示させる(#9)。なお、この測定パターンは、撮像装置2の撮像画面内に少なくとも1個のクロスポイントQが含まれるサイズで表示させる。
【0094】
続いて、撮像装置2で測定パターンを撮像し、この撮像画像を用いてクロスポイントQJに対応するCCD213R,213G,213B,223R,223G,223Bの結像点Ir1J(hr1J,vr1J),Ig1J(hg1J,vg1J),Ib1J(hb1J,vb1J),Ir2J(hr2J,vr2J),Ig2J(hg2J,vg2J),Ib2J(hb2J,vb2J)のh座標、v座標が算出される(#11)。
【0095】
続いて、算出された光軸LR1,LG1,LB1,LR2,LG2,LB2の入射位置or1′,og1′,ob1′,or2′,og2′,ob2′のhv座標、結像点Ir1J,Ig1J,Ib1J,Ir2J,Ig2J,Ib2Jのhv座標及び撮影レンズ21,22の主点P1,P2(既知)の座標を用いて上記(50),(51)式により横方向(X方向)のミスコンバージェンス量ΔDRGX,ΔDBGXが算出され、上記(52),(53)により縦方向(Y方向)のミスコンバージェンス量ΔDRGY,ΔDBGYが算出される(#13)。そして、この算出結果は表示装置36に所定の表示フォーマットで表示されて(#15)、測定処理を終了する。
【0096】
上記のように、G色の蛍光体のみを発光させて所定の校正用パターンを表示させ、この校正用パターンの撮像画像を用いて撮像装置2の各CCD213R〜213B,223R〜223Bの位置ずれ量を相対的な位置ずれ量として算出するようにしているので、温度や湿度によるCCD213,223の位置ずれの校正データを簡単かつ迅速に算出でき、コンバージェンス測定の校正を容易に行うことができる。
【0097】
また、被測定用カラーディスプレイ4を用いて校正データが算出できるので、従来の校正チャートが不要となり、装置の簡素化、操作性の向上が可能となる。
【0098】
なお、上記実施の形態では、校正パターンとしてG色の蛍光体のみを発光させるようにしたが、これは、G色の蛍光体の発光がR色、B色のフィルタにも感度を有し、測定の迅速化が可能となるからで、R色の蛍光体のみを発光させた校正パターンとB色の蛍光体のみを発光させた校正パターンとをそれぞれ撮像し、両撮像画像から得られるR,G,Bの各色成分の画像データを用いて各CCD213R〜213B,223R〜223Bの相対的な位置ずれ量を算出するようにしてもよい。
【0099】
また、上記実施の形態では、一対の撮像カメラ21,22を有する撮像装置2を用い、測定パターンを立体視覚法で撮像するタイプのコンバージェンス測定装置1について説明したが、本発明は、必ずしも立体視覚法により測定パターンを撮像する必要はなく、1個の撮像カメラを有する撮像装置を用いた表示特性測定装置にも適用することができる。
【0100】
また、上記実施の形態では、カラーCRTのコンバージェンス測定装置について説明したが、本発明に係る表示特性測定装置は、プロジェクションタイプのカラーディスプレイ、カラーLCD(Liquid Crystal Display)ディスプレイ、カラープラズマディスプレイ等のカラー表示装置やモノクロ表示装置の輝度重心位置の測定や幾何学的像歪みの測定にも適用することができる。
【0101】
また、上記実施の形態では、原色系の3板式CCDを用いた撮像装置の場合について説明したが、撮像装置はこのタイプに限定されるものではなく、2板式の撮像素子(撮像管でも良い)を用いたものでもよく、色フィルタも原色系又は補色系のいずれを用いたものにも適用することができる。
【0102】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1の色成分の画像を取り込む第1のカラー撮像手段と第2の色成分の画像を取り込む第2のカラー撮像手段の両方が感度を有する1の色成分で測定パターンを表示させ、第1,第2のカラー撮像手段毎に撮像された測定パターンの画像を用いてそれぞれの撮像面における測定パターンの測定点の位置を検出し、一方の撮像面における測定点の位置に対する他方の撮像面における測定点の位置のずれを第1,第2のカラー撮像手段間の相対的な撮像位置のずれの校正データとして算出するようにしたので、校正処理が簡単かつ迅速になる。
【0103】
また、校正用の画像を被測定用のカラー表示装置に表示させるようにしているので、従来の校正専用のチャートが不要となり、表示特性測定装置の簡素化、操作性の向上が可能となる。
【0104】
特に、3原色の色成分に分離してカラー撮像するものでは、R(赤)及びB(青)のカラー撮像手段の両方が感度を有するG(緑)の色成分で測定パターンを発光させるようにしたので、校正用の測定パターンを1回撮像するだけでその撮像画像を用いて校正データの算出ができ、校正処理の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラー表示装置の表示特性測定装置が適用されたカラーCRTのコンバージェンス測定装置の概略構成図である。
【図2】カラーCRTに表示されたクロスハッチパターンを示す図である。
【図3】測定領域に含まれる縦ラインをR,G,Bの各色成分のラインに分離した図である。
【図4】測定領域に含まれる横ラインをR,G,Bの各色成分のラインに分離した図である。
【図5】立体視覚法によるコンバージェンス測定におけるカラーディスプレイと撮像装置の配置関係を示す図である。
【図6】CCDの撮像面に設けたhv座標系を説明するための斜視図である。
【図7】CCDの撮像面における光軸及び結像点の座標を示す図である。
【図8】コンバージェンス測定の処理シーケンスを示すフローチャートである。
【図9】従来の校正チャートを用いたコンバージェンス測定装置の校正方法を示す図である。
【符号の説明】
1 コンバージェンス測定装置(表示特性測定装置)
2 撮像装置
21,22 撮像カメラ
211,221 撮影レンズ
212,222 3色分解プリズム(色分解手段)
213R,213G,213B 固体撮像素子(カラー撮像手段)
223R,223G,223B 固体撮像素子(カラー撮像手段)
214,224 撮像制御回路
215,225 フォーカス制御回路
216,226 信号処理回路
3 測定装置
31A,31B A/D変換器
32A,32B 画像メモリ
33 制御部(第1,第2の位置検出手段、校正データ算出手段)
331,332 メモリ
34 データ入力装置
35 データ出力装置
36 表示装置
4 カラーディスプレイ
41 カラーCRT
42 駆動制御回路
5 パターンジェネレータ(表示制御手段)
6 クロスハッチパターン
Claims (2)
- 測定対象のカラー表示装置にカラー表示された所定の測定パターンを当該測定パターンを構成する複数の色成分の画像に分解する色分解手段と、色分解された各色成分の画像をそれぞれ取り込む複数のカラー撮像手段とを備え、これらのカラー撮像手段で取り込まれた各色成分の画像を用いて上記カラー表示装置の表示特性を測定するカラー表示装置の表示特性測定装置において、第1の色成分の画像を取り込む第1のカラー撮像手段と第2の色成分の画像を取り込む第2のカラー撮像手段の両方が感度を有する1の色成分で上記測定パターンを上記カラー表示装置に単色表示させる表示制御手段と、上記第1のカラー撮像手段で撮像された上記単色表示された測定パターンの画像を用いて撮像面における上記測定パターンの測定点の位置を検出する第1の位置検出手段と、上記第2のカラー撮像手段で撮像された上記単色表示された測定パターンの画像を用いて撮像面における上記測定パターンの測定点の位置を検出する第2の位置検出手段と、上記第1の位置検出手段で検出された上記測定パターンの測定点の位置に対する上記第2の位置検出手段で検出された上記測定パターンの測定点の位置のずれを上記第1,第2のカラー撮像手段間の相対的な撮像位置のずれの校正データとして算出する校正データ算出手段とを備えたことを特徴とするカラー表示装置の表示特性測定装置。
- 請求項1記載のカラー表示装置の表示特性測定装置において、上記色分解手段は、測定パターンを3原色の色成分の画像に分解するものであり、上記表示制御手段は、緑の色成分で上記測定パターンを上記カラー表示装置に表示させるものであることを特徴とするカラー表示装置の表示特性測定装置。
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