JP4239294B2

JP4239294B2 - スクリーンのｍｔｆ測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JP4239294B2
Application number: JP13977499A
Authority: JP
Inventors: 輝太石丸; 修前原
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2019-05-20
Also published as: JP2000329647A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の投影用スクリーンの評価のための測定方法及び測定装置に関し、特にレンチキュラーレンズやブラックストライプなどが形成された構造・形状が複雑なスクリーン、あるいは光の透過率が不均一な構造のスクリーンなどの空間周波数特性であるＭＴＦ(Modulation Transfer Function)の測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像を投影するためのスクリーンは、リアプロジェクションテレビジョンなどに用いられている。かかるスクリーンの光学性能を表すＭＴＦの測定はスクリーンの品質管理上から必須である。しかし、構造・形状が複雑なスクリーンあるいは光の透過率が不均一な構造のスクリーンなどのＭＴＦを測定する方法は、これまで確立されていない。従来から、テレビ画面やカメラレンズのＭＴＦを測定する方法は種々提案されている。すなわち、ブラウン管の空間周波数特性の測定方法として特開昭４９−１３０２３６号公報、受像間の空間周波数特性測定装置として特公昭５７−４１０５８号公報、視覚系の空間周波数特性測定装置として特公平１−４６１４２号公報、レンズのＭＴＦ測定装置として特開平７−１６８５４３号公報、ＯＴＦ（オプティカル・トランスファー・ファンクション：Optical Transfer Function）測定装置として特公昭５２−４９９６８号公報が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来のＭＴＦ測定方法あるいはＭＴＦ測定装置を構造・形状が複雑なスクリーンあるいは光の透過率が不均一な構造のスクリーンなどのＭＴＦの測定に応用しようとすると、次のような問題がある。すなわち、受像管であるＣＲＴに表示された画像をビデオカメラなどで撮像する方法では、ＮＴＳＣなど所定のテレビ信号形式による画像を同じ形式の撮像手段で取り込むので、ＮＴＳＣより走査線の多いハイビジョンや、その他のＨＤ（ハイディフィニション）テレビ方式用に用意されたスクリーンの光学特性を評価するために応用することができない。すなわち、現在の標準テレビ方式であるＮＴＳＣより走査線、画素数の多い高精細な画像映写システム用のスクリーンを評価するためには、画像を表示する手段と、撮像する手段の性能をこれに見合うものにグレードアップする必要があり、装置が高額化し、現実的でない。
【０００４】
また、カメラレンズのように単一のレンズ体を測定するための方法で、スリットを用いる場合、構造・形状が複雑なスクリーンでは、スリットの配置される位置によりスリット像の光量分布が大きく変化し、測定誤差が大きく、精密な測定を行うことには適していない。
【０００５】
また、構造・形状が複雑なスクリーンあるいは光の透過率が不均一な構造のスクリーンなどに、所定の格子像を投影させ、スクリーンに投影された格子像の光量分布からスクリーンの性能を評価する場合、スクリーンの形状が複雑であるために、図７に示すように、投影される格子像の位置により、投影された格子像の光量分布が大きく変化し、測定誤差が大きく、精密な測定が困難である。
【０００６】
また、情報通信のマルチメディア化により、スクリーンの高精細、高機能化が求められ、より一層構造・形状が複雑な、様々な新規スクリーンが開発されつつあるが、従来のＭＴＦ測定方法では測定が困難である。したがって、本発明は構造・形状が複雑なスクリーンあるいは光の透過率が不均一な構造のスクリーンなどのＭＴＦを正確かつ簡単に測定することができるスクリーンのＭＴＦの測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、所定の格子に照明手段からの光線を照射して測定対象であるスクリーンに投影させ、スクリーンに投影された格子像を撮像することにより、スクリーンのＭＴＦを測定するに際し、スクリーンに投影された格子像を、格子像の明暗の繰り返し方向に、前記投影された前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で、前記格子像の明暗の繰り返し周期以上の距離だけ移動させ、前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で移動する度に、結像された格子像を撮像するようにしている。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、照明手段からの光線により所定の格子をスクリーンに投影させ、前記スクリーンに投影された格子像を撮像することにより、前記スクリーンのＭＴＦを測定する方法において、
前記スクリーンに投影された前記格子像を、前記格子像の明暗の繰り返し方向に、前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で、前記格子像の明暗の繰り返し周期以上の距離だけ移動させ、前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で移動する度に、投影された前記格子像を撮像し、前記撮像には、カラー光学センサ又はモノクロ光学センサと光学フィルタを用い、撮像された画像データからＭＴＦを求めることを特徴とするスクリーンのＭＴＦ測定方法が提供される。
【０００９】
また本発明によれば、所定の格子に光線を照射して前記格子像を測定対象であるスクリーンに投影する手段と、
前記スクリーンに投影された前記格子像を、前記格子像の明暗の繰り返し方向に、前記投影された前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で、前記格子像の明暗の繰り返し周期以上の距離だけ移動させる手段と、
前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で移動する度に、投影された前記格子像を撮像する、カラー光学センサ又はモノクロ光学センサと光学フィルタを用いる、撮像手段と、
前記撮像する手段により撮像された画像データからＭＴＦを求める演算手段と
を、有するスクリーンのＭＴＦ測定装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明に係るスクリーンのＭＴＦ測定装置の好ましい実施の形態の模式的ブロック図である。光源１０から出射された光をＸ軸ステージ１１上の格子パターン１２に照射し、測定対象であるスクリーン１３に格子像を投影させ、投影された格子像を撮像手段としての２次元ＣＣＤカメラ１４で撮像する。この格子パターン（単に格子とも言う）１２は、スクリーン１３に投影された格子像の明暗繰り返し方向がＸ軸方向（図２参照）になるようにＸ軸ステージ１１上に取り付けられている。Ｘ軸ステージ１１は、Ｘ軸方向に移動可能であり、Ｘ軸ステージ１１をＸ軸方向に移動させることにより、スクリーン１３に投影された格子像もＸ軸方向に移動する。Ｘ軸ステージ１１は、自動ステージコントローラ１５によりその動作が制御されるが、自動ステージコントローラ１５はコンピュータ１６により制御される。コンピュータ１６は、２次元ＣＣＤカメラ１４の画像読み取り動作をも制御し、かつその出力信号を取り込み、データ処理を行って、ＭＴＦを計算し、必要に応じてディスプレイ１７に表や、グラフで表示する。１８は、オペレータが所望の命令を入力するためのキーボードである。
【００１１】
図２は、図１中の光源１０、格子パターン１２、Ｘ軸ステージ１１、スクリーン１３、２次元ＣＣＤカメラ１４の構成部分を示す斜視図である。Ｘ軸ステージ１１は基台２０の上に可動な移動ユニット２１を有し、移動ユニット２１はステッピングモータ２３により図中矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動可能である。移動ユニット２１は格子パターン取り付け台２２を支持しており、移動ユニット２１のＸ軸方向の移動により、格子パターン取り付け台２２がＸ軸方向に移動可能である。格子パターン取り付け台２２には、格子パターン１２が取り付けられる。２４は、スクリーン取り付け台であり、測定対象のスクリーン１３が取り付けられる。なお、本発明においては、格子パターン１２を移動させる代わりに、スクリーン１３を移動させてもよい。この場合、上記形態と同様にステッピングモータ２３を有する基台２０に移動ユニット２１を設置して、そこにスクリーン１３をスクリーン取り付け台２４により取り付けることができる。
【００１２】
図３は、本発明に用いる格子パターン１２の一例を示す平面図である。黒く示されている部分は光を透過させない部分で、白く示されている部分は光を透過させる透明部分で、この黒白パターンによってスクリーンに投影された格子像の明暗の繰り返しが形成される。なお、この格子パターンはガラス板などの基板上に金属を蒸着させることなどにより製造される。格子パターンの各白部分と黒部分の幅は同じであり、格子パターンの白，黒が繰り返される方向がＸ軸方向である。格子パターンの各白部分と黒部分の幅の合計がラインピッチであり、ラインピッチの逆数が空間周波数（１ｐ／ｍｍ）である。
【００１３】
図４は、図１に示したコンピュータ１６におけるＣＰＵ（中央演算処理装置）の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示される各動作を行うよう、所定のプログラムがコンピュータによって読み取れる状態でＲＯＭなどの記憶装置に、あらかじめ格納されている。なお、このプログラムは、ＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどにあらかじめ格納しておいて、必要に応じて読み込んで用いてもよい。
【００１４】
いま、測定対象のスクリーン１３をスクリーン取り付け台２４に、格子パターン１２を格子パターン取り付け台２２に取り付け、光源１０にて格子パターン１２を照射し、格子パターン１２の格子像がスクリーン１３に投影され、スクリーン１３に投影された格子像を２次元ＣＣＤカメラ１４で撮像しているものとする。この状態での本発明におけるＭＴＦ測定の手法について説明する。
【００１５】
まずステップＳ１で、所定のイニシャライズを行い、Ｘ軸ステージ１１を所定のスタート位置にリセットし、またメモリーをクリアして、カウンタｎの値を０にし、画像データや計算結果などを消去する。次いでステップＳ２で、２次元ＣＣＤカメラ１４にて、スクリーン１３に投影されている格子像を撮像し、その画像データを読み取る（図中の取り込みに対応）。次いでステップＳ３で、読み取った画像データをメモリーに記憶する。次いでステップＳ４で、スクリーン１３に投影された格子像を、その明暗の繰り返し方向に、スクリーン１３に投影された格子像の明暗の繰り返し周期の１／２以下の一定の間隔で移動させるために、Ｘ軸ステージ１１をΔＸだけＸ軸方向に移動させる。
【００１６】
本発明においては、スクリーン１３に投影された格子像の移動間隔（ΔＸ）を、スクリーン１３に投影された格子像の明暗の繰り返し周期の１／２以下とすることにより、構造・形状の複雑なスクリーンあるいは透過率の不均一なスクリーンなどであっても、ＭＴＦを正確かつ簡単に測定することができる。このΔＸの値は、ＭＴＦをさらに精度良く測定するためには、投影された格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下が望ましい。次いでステップＳ５でカウンタｎの値を１つインクリメントする。次いでステップＳ６でｎがＰ以上か否かを判断し、Ｐ未満なら、ステップＳ２に戻り、Ｐ以上でステップＳ７へ行く。このＰは、スクリーン１３に投影された格子像が、スクリーン１３に投影された格子像の明暗の繰り返し方向に、スクリーン１３に投影された格子像の明暗の繰り返し周期以上の距離を移動したかを判断するための値であり、ΔＸが投影された格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下であれば、格子像の明暗の繰り返し１周期分の距離の移動でＭＴＦを精度良く測定できる。したがって、ΔＸが投影された格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の場合、
Ｐ＝スクリーン１３に投影された格子像の明暗の繰り返し周期／ΔＸである。
【００１７】
最後にステップＳ７で、メモリーに記憶されている画像データをもとにＭＴＦを計算し、必要に応じてディスプレイ１７に表やグラフで表示して測定を終了する。ＭＴＦの算出は、図５に示すような、メモリーに記憶した２次元ＣＣＤカメラ１４の１画素の光量変化から演算手段により、次式から求める。
【００１８】
ＭＴＦ＝｛（imax−imin）／（imax＋imin）｝×100(%)
【００１９】
なお、上記式を用いる代わりにフーリエ変換などから求めてもよい。また、２次元ＣＣＤカメラ１４の光学センサのＭＴＦ特性を補正するために、あらかじめ基準スクリーンのＭＴＦを測定しておき、被測定スクリーンと基準スクリーンのＭＴＦの比を被測定スクリーンのＭＴＦとしてもよい。さらに、２次元ＣＣＤカメラ１４の全画素の光量変化からＭＴＦを算出すれば、２次元ＣＣＤカメラ１４の各画素に対応するスクリーン１３の広い範囲のＭＴＦを測定することが出来る。同じように、スクリーン１３に投影された格子像の明暗の繰り返し１周期分のメモリーに記憶した２次元ＣＣＤカメラ１４の１画素の光量変化を演算手段により積分すれば、スクリーン１３の明るさも測定可能である。
【００２０】
ここで、２次元ＣＣＤカメラ１４の代わりに、０次元、１次元の光学センサを使い、光学センサを走査させれば、同様な測定が可能である。また、カラー光学センサ、あるいはモノクロ光学センサと光学フィルタを用いれば、光の波長とスクリーンのＭＴＦの関係も測定可能である。
【００２１】
＜実施例＞
光の透過率が不均一で構造が複雑なスクリーンとして、光の透過率は異なるがＭＴＦは等しい、厚さ２ｍｍのアクリル製スクリーンをそれぞれ幅２０ｍｍ，長さ１００ｍｍに５枚ずつ切り出し、切り出したスクリーンを互い違いに貼り合わせ、幅２００ｍｍ，長さ１００ｍｍのスクリーンを作製し、図２に示すような装置でこのスクリーンのＭＴＦの測定を行った。
【００２２】
光源にはハロゲンランプを用い、格子パターンをスクリーンに投影した。格子パターンは、１（１ｐ／ｍｍ）の白黒パターンを厚さ３ｍｍのガラス板に金属を蒸着させて作製した、幅５００ｍｍ，長さ５００ｍｍのものを用いた。スクリーンは幅２００ｍｍの方向を図２に示すＸ方向に合わせてスクリーン取り付け台に取り付け、格子パターンと投影された格子像がほぼ１対１となるように、光源と格子パターンの距離は１０００ｍｍ、格子パターンとスクリーンの距離は５ｍｍとし、５１２×５１２画素の２次元ＣＣＤカメラを用い、スクリーンに投影された格子像が２次元ＣＣＤカメラの中に組み込まれているＣＣＤの画素Ｎｏ．（１５０，２００）から画素Ｎｏ．（３５０，３００）の範囲に結像するように調整した。したがって、スクリーン上の１ｍｍが２次元ＣＣＤの画素の間隔に相当する。スクリーンに投影された格子像の移動は、０．０２ｍｍ間隔で、格子像の１周期分に当たる５０回移動させ、スクリーンのＭＴＦを求めた。また、スクリーンの明るさを２次元ＣＣＤカメラの１画素の光量変化を積分して求めた。
【００２３】
その結果、光の透過率が不均一で構造が複雑なスクリーンのＭＴＦ及び明るさの分布を図６に示すように精度良く測定できた。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レンチキュラーレンズやブラックストライプなどが形成された構造・形状が複雑なスクリーンあるいは光の透過率が不均一な構造のスクリーンなどのＭＴＦを正確かつ簡単に測定することができる。また、格子パターンの空間周波数や、格子パターンの投影倍率を変えたり、任意の空間周波数の格子像を投影できる液晶プロジェクションなどを用いれば、任意の空間周波数の格子像によるＭＴＦの測定が可能である。さらに、投影された格子像を顕微鏡などの拡大光学系やカメラレンズなどの縮小光学系を通して撮像することにより、精密で高精度なスクリーンのＭＴＦ測定や大きなスクリーンの全面のＭＴＦ測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるスクリーンのＭＴＦ測定装置の好ましい実施の形態の模式的ブロック図である。
【図２】図１中の主要構成要素を示す斜視図である。
【図３】本発明に用いる格子パターンの一例を示す平面図である。
【図４】図３に示したコンピュータにおけるＣＰＵ（中央演算処理装置）の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】スクリーンに投影された格子像を、投影された格子像の１周期分に相当する距離を移動させた場合に２次元ＣＣＤカメラ１画素から出力される光量変化を示すグラフである。
【図６】本発明により得られたスクリーンのＭＴＦと明るさを示すグラフである。
【図７】格子像の光量分布とレンチキュラー型スクリーンのスクリーンの光線透過率分布とレンチキュラー型スクリーンに格子像を投影した場合の光量分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１０光源
１１Ｘ軸ステージ
１２格子パターン
１３スクリーン
１４２次元ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１５自動ステージコントローラ（移動させる手段）
１６コンピュータ（演算手段）
１７ディスプレイ
１８キーボード
２０Ｘ軸ステージの基台
２１Ｘ軸ステージの移動ユニット
２２格子パターン取り付け台
２３ステッピングモータ
２４スクリーン取り付け台

Claims

照明手段からの光線により所定の格子をスクリーンに投影させ、前記スクリーンに投影された格子像を撮像することにより、前記スクリーンのＭＴＦを測定する方法において、
前記スクリーンに投影された前記格子像を、前記格子像の明暗の繰り返し方向に、前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で、前記格子像の明暗の繰り返し周期以上の距離だけ移動させ、前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で移動する度に、投影された前記格子像を撮像し、前記撮像には、カラー光学センサ又はモノクロ光学センサと光学フィルタを用い、撮像された画像データからＭＴＦを求めることを特徴とするスクリーンのＭＴＦ測定方法。
所定の格子に光線を照射して前記格子像を測定対象であるスクリーンに投影する手段と、
前記スクリーンに投影された前記格子像を、前記格子像の明暗の繰り返し方向に、前記投影された前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で、前記格子像の明暗の繰り返し周期以上の距離だけ移動させる手段と、
前記格子像の明暗の繰り返し周期の１／１０以下の一定の間隔で移動する度に、投影された前記格子像を撮像する、カラー光学センサ又はモノクロ光学センサと光学フィルタを用いる、撮像手段と、
前記撮像する手段により撮像された画像データからＭＴＦを求める演算手段と
を、
有するスクリーンのＭＴＦ測定装置。